Motif de Walker

Alignement du complexe avec le GppNHp (en vert) et le GDP (cyan) dans un mutant HRas (en) A59A. La boucle P est soulignée en rouge, le cation de Mg²⁺ est représenté en vert et les chaînes latérales des résidus Lys16 et Ser17 sont représentées en bâtonnets. D'après PDB 1FF0[2] et PDB 1FF5[3].

Le motif A de Walker, également appelé boucle de Walker ou boucle P (P-loop, pour phosphate-binding loop) est un motif protéique de liaison aux groupes phosphate. Il s'agit du motif :

Gly–Xaa–Xaa–Xaa–Xaa–Gly–Lys–(Thr/Ser).

On le trouve dans de nombreuses protéines utilisant l'ATP et le GTP. Cette séquence se lie au phosphate β du nucléotide. Le résidu de lysine du motif A ainsi que les groupes –NH– des liaisons peptidiques sont déterminants pour la liaison avec les nucléotides[4]. Il s'agit d'une boucle riche en résidus de glycine précédée par un brin de feuillet β et suivie d'une hélice α. Ces caractéristiques sont typiques de domaines α/β avec quatre brins pris en sandwich entre deux hélices de chaque côté. Les groupes phosphate du nucléotide sont également coordonnés à un cation de magnésium Mg²⁺.

Outre la lysine, le motif A de Walker utilise également les quatre résidus Xaa–Xaa–Gly–Lys pour former une cavité de la taille d'un groupe phosphate avec les groupes –NH– pointant vers l'intérieur[5]. On a pu montrer que l'hexapeptide Ser–Gly–Ala–Gly–Lys–Thr est capable de se lier fortement au phosphate inorganique[6], ce qui indique que c'est la cavité, davantage que l'extrémité N-terminale d'une hélice α, qui assure la liaison au groupe phosphate.

Outre les protéines qui se lient à des nucléotides, le motif A de Walker se trouve également sur un certain nombre de protéines ayant un substrat phosphorylé. Cela comprend les sous-unités α et β de l'ATP synthase, la myosine, la transducine, les hélicases, les kinases, les protéines AAA, les protéines G, la protéine RecA, les protéine tyrosine phosphatases et les enzyme utilisant le phosphate de pyridoxal telles que la cystéine synthase[7] - [8].

Après l'hydrolyse du nucléotide, la conformation de la boucle ne change pas significativement et la cavité demeure liée aux groupes phosphate restants.

Les protéine tyrosine phosphatases, qui catalysent l'hydrolyse d'un phosphate inorganique d'un résidu de phosphotyrosine (réaction inverse de celle d'une tyrosine kinase), contiennent un motif semblable à celui d'une boucle P avec un résidu d'arginine à la place de la lysine, donnant une séquence Cys–Xaa–Xaa–Xaa–Xaa–Xaa–Arg–(Ser/Thr)[9].

On parle également de boucle A (A-loop) pour désigner les résidus aromatiques interagissant avec les cycles des l'ATP et situés environ 25 résidus en amont de la boucle P dans certaines protéines présentant un motif A de Walker telles que les transporteurs ABC[10].